DATO: APRIL 2007 ISBN:
R 13/2007
978-82-425-1849-1 (trykt) 978-82-425-1850-7 (elektronisk)
Reviderte
spredningsberegninger for utslipp til luft fra
avfallsforbrenningsanlegg i Karmøy kommune
Ivar Haugsbakk
Innhold
Side
Innhold ... 1
Sammendrag og konklusjon ... 2
1 Innledning ... 3
2 Utslippsdata ... 3
3 Meteorologi ... 4
4 Spredningsberegninger ... 5
4.1 Maksimale timeverdier... 5
4.2 Maksimale årsverdier ... 7
5 Referanser ... 7
Sammendrag og konklusjon
Norsk institutt for luftforskning (NILU) har på oppdrag fra Ambio Miljørådgivning utført skorsteinshøydeberegninger/spredningsberegninger for utslipp til luft fra et planlagt biobrenselanlegg i Karmøy kommune. Det finnes to alternative lokaliseringer av anlegget – Spanne og Vormedal. Vi har foretatt beregninger av både kort- og langtidsmidlete konsentrasjoner for utslippet.
Det er utført spredningsberegninger ved hjelp av NILUs gaussiske spredningsmodell CONCX (korttid-timemiddelverdier) og CONDEP (langtid- årsmiddelverdier). I disse modellene antas det at konsentrasjonsfordelingen i avgassen er normalfordelt horisontalt og vertikalt vinkelrett på vindretningen.
Oppdragsgiver har oppgitt utslippsmengder for de enkelte aktuelle parametre i avgassen, og den eneste av de oppgitte komponentene som kan gi bidrag over grenseverdier for luftkvalitet er NO2. Krav til nye anlegg som korttidsmiddel (timemidlet) er at bidraget til forurensning ikke skal være mer enn halvparten av forskjellene mellom luftkvalitetskriteriet 100 μg NO2/m3 og
”bakgrunnsbelastningen” i området (24 μg NO2/m3). Tillatt maksimalbidrag fra anlegget er derfor 38 μg NO2/m3 i bakkenivå.
Konklusjon
En 50 m høy pipe er for begge lokaliseringer av anlegget tilstrekkelig for å unngå uakseptable bidrag fra anlegget i bakkenivå. Beregnet maksimalt bidrag for NO2
blir da 29 µg/m3 (i avstand 500 m ved nøytrale atmosfæriske forhold).
Dette er langt under SFTs krav på 38 µg NO2/m3 til dette anlegget. En effektiv pipehøyde på godt over 50 m som følge av overskuddsvarme på 100°C og avgasshastighet på 12 m/s gjør at utslippet fra pipa for begge alternative lokaliseringer får et så høyt røykløft at spredningen ikke vil bli påvirket av topografien i områdene omkring anlegget.
Den vindretningen som forekommer oftest i området er sørvestlig vind. Dette medfører at konsentrasjoner på eller nær beregnet maksimalt nivå oftest vil forekomme 4-500 m nordøst for anlegget.
Beregningene viser svært lave bidrag fra anlegget til årsmiddelkonsentrasjoner i områdene omkring. Maksimalt bidrag som årsmiddel fra anlegget er beregnet til 0.005 µg NO2/m3 ca 500 m nord for utslippet. Ingen av de øvrige oppgitte utslippstall vil overskride grenseverdier for luftkvalitet i Norge eller EU.
EU-direktiver finnes for kadmium og er 5 ng Cd/m3, mens maksimal bakkekonsentrasjon er beregnet til 0,19 ng Cd/m3.
Reviderte spredningsberegninger for utslipp til luft fra avfallsforbrenningsanlegg i Karmøy kommune
1 Innledning
Norsk institutt for luftforskning (NILU) har på oppdrag fra Ambio Miljørådgivning utført skorsteinshøydeberegninger/spredningsberegninger for utslipp til luft fra et planlagt avfallsforbrenningsanlegg i Karmøy kommune, med alternative lokaliseringer på Spanne og i Vormedal.
Det er utført beregninger av maksimale timemiddelkonsentrasjoner i nærområdet ved hjelp av NILUs gaussiske spredningsmodell CONCX, og maksimale årsmiddelkonsentrasjoner ved hjelp av NILUs gaussiske spredningsmodell CONDEP.
2 Utslippsdata
Tekniske data er gitt av oppdragsgiver (Tabell 1). De alternative lokaliseringer av anlegget på Spanne og i Vormedal er vist i Figur 1.
Tabell 1a: Utslippsdata. Forventede driftsverdier og krav til utslipp til luft. *
Krav i Forskrift om forbrenning av avfall Halvtimes
gjennomsnitt Parameter Forventede
driftsverdier Døgnmiddel
100% av målingene over året
97% av målingen e over året
Gjennomsnitt over
måleperiode på 0,5-8 timer
Totalt støv 0,8 10** 30 10
Organiske forbindelser i gass eller dampform (TOC)
0,2 10 20 10
Hydrogenklorid (HCl) 0,6 10 60 10
Hydrogenfluorid (HF) 0,05 1 4 2
Svoveldioksid (SO2) 3 50 200 50
NOx 150 200 400 200
Kadmium (Cd) og thallium (Tl) 0,001 Totalt 0,05
Kvikksølv (hg) 0,002 0,03
Antimon (Sb), arsen (As), bly (Pb), krom (Cr), kobolt (Co), kobber (Cu), mangan (Mn), nikkel (Ni) og vanadium (V)
0,03 Totalt 0,5
Karbonmonoksid (CO) *** 10 50 Dioksiner og furaner i samsvar
med vedlegg I i Forskrift
0,02 ng/m3 0,1 ng/m3
* Om ikke annet er angitt er alle tall angitt som mg/Nm3 og relatert til tørr gass ved 11% O2
** Myndighetene kan tillate 20 mg/m3 for eksisterende anlegg inntil 2008-01-01
*** CO skal være under 150 mg/m ved minst 95% av målinger bestemt som 10- minutters middelverdier, eller 100 mg/m3 ved alle målinger bestemt som halvtimes middelverdier tatt i hvilken som helst 24 timers periode. For fluidised bed anlegg kan myndighetene sette grensen for middelverdi over 1 time til 100 mg/m3.
Tabell 1B: Anleggsdata –utslipp.
Røykgassmengde 55-60 000 Nm3/h
Røykgasstemperatur 100 °C
Skorsteinsdiameter 1,2 m
Utslippshastighet 12 m/s
Figur 1: Anleggets alternative plasseringer på Spanne og i Vormedal.
3 Meteorologi
De meteorologiske forholdene er kritiske for spredning av utslipp til luft.
Spredningsforholdene kan klassifiseres i tre klasser; ustabile (U), nøytrale (N) og stabile/lett stabile (S/Ls) atmosfæriske forhold. Nedenfor er det gitt en kort beskrivelse av stabilitetsklassene.
Ustabile atmosfæriske forhold (U) forekommer oftest om dagen og om sommeren, ved klarvær med sterk solinnstråling og svak til middels vindstyrke. Da varmer
solen opp bakken, og det dannes vertikale turbulente luftstrømmer som gir god vertikal spredning av avgassene. For utslipp i bakkenivå vil disse fortynnes raskt, mens det for skorsteinsutslipp kan forekomme høye konsentrasjoner nær utslippet på grunn av kortvarige nedslag av avgass.
Nøytrale atmosfæriske forhold (N) forekommer ved høye til moderate vindstyrker og oftest ved overskyet vær. Høy vindstyrke og god mekanisk blanding gir moderat til god horisontal og vertikal fortynning av avgassene.
Stabile/lett stabile atmosfæriske forhold (S/Ls) er typisk for stille klare netter og vintersituasjoner med avkjøling av bakken og det nederste luftlaget. Temperaturen øker med høyden over bakken og dette gir dårlig vertikalspredning i det stabile laget. Når relativt varm luft fra sjø transporteres innover kaldt land, vil det nederste luftlaget stabiliseres. Dette gir dårlig spredning av røykfanen både vertikalt og horisontalt. For bakkeutslipp vil denne situasjonen være kritisk, idet den vertikale fortynningen er liten. For skorsteinsutslipp vil liten vertikal spredning føre til at utslippet først når ned til bakken langt fra utslippet.
4 Spredningsberegninger
Det er utført spredningsberegninger ved hjelp av NILUs gaussiske spredningsmodell CONCX og CONDEP, hvor det antas at konsentrasjonsfordelingen i avgassen er normalfordelt horisontalt og vertikalt vinkelrett på vindretningen (Bøhler, 1987). Beregningene er utført for ustabile (U), nøytrale (N), lett stabile (Ls) og stabile (S) atmosfæriske forhold.
Spredningsberegningene er gjennomført med utslipp gitt pr. tidsenhet som vist i Tabell 1, og konsentrasjoner i omgivelsene er gitt i µg/m3.
Spredningsmodellene beregner maksimale timemiddelkonsentrasjoner. (CONCX) og maksimale årsmiddelkonsentrasjoner (CONDEP).
4.1 Maksimale timeverdier
Den eneste av de oppgitte komponentene som kan gi bidrag over grenseverdier for luftkvalitet er NO2. Krav til nye anlegg er at bidraget til forurensning ikke skal være mer enn halvparten av forskjellen mellom luftkvalitetskriteriet (100 µg/m3) og "bakgrunnsbelastning" i området (24 µg/m3).
Tillatt maksimalbidrag fra anlegget blir dermed 38 µg NO2/m3 i bakkenivå.
En 50 m høy pipe er for begge lokaliseringer av anlegget tilstrekkelig for å unngå uakseptable bidrag fra anlegget i bakkenivå. Maksimalt bidrag for NO2 blir da 29 µg/m3 (i avstand 500 m ved nøytrale atmosfæriske forhold). Tabell 2 viser maksimalbidraget for de enkelte komponenter angitt i Tabell 1.
Dette er langt under SFTs krav på 38 µg NO2/m3 til dette anlegget. En effektiv pipehøyde på godt over 50 m som følge av overskuddsvarme på 100°C og avgasshastighet på 12 m/s gjør at utslippet fra pipa for begge alternative
lokaliseringer får et så høyt røykløft at spredningen ikke vil bli påvirket av topografien i områdene omkring anlegget.
Tabell 2: Maksimalt bidrag fra anlegget for de enkelte komponenter.
(µg=10-6 g, ng=10-9 g, pg=10-12 g)
Parameter Forventede driftsverdier
mg/m3
Maksimal bakkekonsentrasjon
Årlig utslipp ***
Totalt støv 0,8 0,15 µg/m3 420 kg
Organiske forbindelser i gass eller dampform (TOC)
0,2 0,04 µg/m3 105 kg Hydrogenklorid (HCl) 0,6 0,11 µg/m3 315 kg Hydrogenfluorid (HF) 0,05 9,6 ng/m3 26 kg Svoveldioksid (SO2) 3 0,56 µg/m3 1 577 kg
NOX 150 29 µg/m3** 78 tonn
Kadmium (Cd) og thallium (Tl)
0,001 0,19 ng/m3 0,5 kg Kvikksølv (Hg) 0,002 0,3 ng/m3 1 kg Antimon (Sb), arsen (As),
bly (Pb), krom (Cr), kobolt (Co), kobber (Cu), mangan (Mn), nikkel (Ni) og vanadium (V)
0,03 5,8 ng/m3 16 kg
Karbonmonoksid (CO) 10 1,9 µg/m3 5 tonn Dioksiner og furaner i
samsvar med vedlegg i Forskrift
0,02* 0,0038 pg/m3 0,01 g
*ng/m3 – utslippskonsentrasjon
** regnet som NO2
*** basert på kontinuerlig drift (8 760 timer)
Figur 2 viser anleggets bidrag til bakkekonsentrasjon av NO2 som funksjon av avstand fra utslippet.
Den vindretningen som forekommer oftest i området er sørvestlig vind. Dette medfører at konsentrasjoner på eller nær beregnet maksimalt nivå oftest vil forekomme 4-500 m nordøst for anlegget.
0 5 10 15 20 25 30
100 200 400 500 750 1000 2000 4000 6000 9000
Avstand fra kilde (m)
Konsentrasjon ( µg/m3 )
Ustabilt Nøytralt Lett stabilt
Spanne / Vormedal
Figur 2: NO2-bidrag til bakkekonsentrasjon. 150 mg NO2/m3, 60 000 Nm3/h.
4.2 Maksimale årsverdier
Ved beregning av langtidsmiddelkonsentrasjoner har vi benyttet meteorologiske data fra Kårstø i perioden 1.1.1999-31.12.1999 (Haugsbakk, 1999).
Beregningene viser svært lave bidrag fra anlegget til årsmiddelkonsentrasjoner i områdene omkring. Maksimalt bidrag fra anlegget er beregnet til 0,005 µg NO2/m3 ca 500 m nord for utslippet. For alle de øvrige komponentene blir utslippsverdiene svært lave.
5 Referanser
Bøhler, T. (1987) Users guide for the Gaussian type dispersion models CONCX and CONDEP. Lillestrøm (NILU TR 8/87).
Haugsbakk, I. (1999) Meteorologiske forhold på Kårstø. Januar-juni 1999. Kjeller (NILU OR 51/99).
Haugsbakk, I. (1999) Meteorologiske forhold på Kårstø. Juli-september 1999.
Kjeller (NILU OR 62/99).
Norsk institutt for luftforskning (NILU)
Postboks 100, N-2027 Kjeller
RAPPORTTYPE OPPDRAGSRAPPORT
RAPPORT NR. OR 13/2007 ISBN 978-82-425-1849-1 (trykt)
978-82-425-1850-7 (elektronisk) ISSN 0807-7207
DATO ANSV. SIGN. ANT. SIDER
7
PRIS
NOK 150,- TITTEL
Reviderte spredningsberegninger for utslipp til luft fra avfallsforbrenningsanlegg i Karmøy kommune
PROSJEKTLEDER Ivar Haugsbakk
NILU PROSJEKT NR.
O-106076 FORFATTER(E)
Ivar Haugsbakk
TILGJENGELIGHET * A
OPPDRAGSGIVERS REF.
Jon Jastrey OPPDRAGSGIVER
Ambio Miljørådgivning Godesetdalen 10 4033 Stavanger
STIKKORD
Utslipp Spredningsberegninger Nitrogendioksid REFERAT
Det er utført spredningsberegninger for utslipp fra et planlagt avfallsforbrenningsanlegg i Karmøy kommune, med alternative plasseringer Spanne og Vormedal. Maksimale bakkekonsentrasjoner for både korttidsmiddel og langtidsmiddel vil ligge under anbefalt retningslinje ved anbefalt pipedimensjon.
TITLE
Dispersion calculations of NO2 emissions from a garbage fuelled heating plant at Karmøy.
ABSTRACT
Dispersion calculations have been carried out for emissions from a heating plant at Karmøy. Contribution to NO2- concentrations from the facility will be acceptable with recommended stack dimensions.
* Kategorier: A B C
Åpen - kan bestilles fra NILU Begrenset distribusjon Kan ikke utleveres
